ОБЛАСТЬ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Основные направления исследований Лаборатории атмосферной оптики:

- Исследование атмосферы Земли и других планет Солнечной системы оптическими методами
- Моделирование процессов переноса и преобразования вредных примесей в атмосфере
- Научное и промышленное оптическое приборостроение
- Оптические коммуникационные системы

С начала основания лаборатории коллектив в основном составляли сотрудники отдела физики тел Солнечной системы (ФТСС), научные интересы которых в значительной мере распространялись на атмосферу Земли. Многолетний опыт изучения атмосфер планет Солнечной системы в отделе физики планет (в наше время - ОФТСС) определили направления и методы исследований, проводимых в лаборатории.

Изучение атмосферы ведется по нескольким направлениям.
Наиболее актуальные и практически значимые - это исследования химического состава приземного слоя атмосферы в условиях большого промышленного центра. Современный подход к проблеме предполагает комплекс экспериментальных и теоретических методов, в которые входят: мониторинг состава воздуха, инвентаризация выбросов в атмосферу, изучение фотохимии преобразования примесей. Обязательная составляющая комплекса - моделирование процессов накопления, переноса, трансформации и стока загрязняющих примесей.

В задачи лаборатории входит исследование оптическими методами состава Земной атмосферы, а именно изучение спектров поглощения ее составляющих излучения природных и искусственных источников.
При просвечивании Солнцем исследуется поглощения всей толщи атмосферы, а для расчета распределения составляющих по высоте используются специальные модели. Для обработки полученных таким образом спектров используется программный комплекс MODTRAN 4.
При просвечивании искусственными источниками измерение осуществляется в однородном приземном слое. Анализ производится в ближнем и среднем ИК-диапазоне, поскольку в этой части спектра лежат полосы поглощения молекулярных газов.

В качестве основного инструмента для этих работ в Лаборатории используется модифицированный фурье-спектрометрт Инфралюм ФТ-801 с оптической схемой ДКГ (двойной кошачий глаз). Его характеристики во многом определяются входной и выходной зеркальной асферической оптикой, рассчитанной, разработанной и изготовленной в Лаборатории. Программное обеспечение и система сбора и обработки информации, разработанные в Лаборатории для фурье-спектрометра, позволяют делать быстрое фурье-преобразование полного массива значений в ходе измерения спектра, не прекращая процесса сбора данных.

Аккумулированные в кооперации с другими учреждениями данные по инвентаризации выбросов и метеообстановке используются в Лаборатории для работ по моделированию динамики загрязнения атмосферы над всей территорией Киева. Моделирования ведется с помощью программного комплекса UAM-V.
Этот пакет - одна из наиболее полных современных моделей, учитывающих максимальный набор факторов, влияющих на атмосферу большого современного города. Модель UAM-V разработана корпорацией SA?.
В процессе моделирования учитываются концентрации более 40 химических веществ, которые выбрасываются в атмосферу, а также скорости более 100 химических реакций их взаимодействия. Для расчета диффузии и преобразований примесей метеообстановка на прилегающей территории рассчитывается с помощью прогностической модели SA?MM, затем в качестве исходных данных вводятся параметры источников по составу и интенсивности выбросов, их геометрические характеристики (высота, расположение), профиль и альбедо подстилающей поверхности и рассчитываются условия облучения в зависимости от высоты Солнца и состояния атмосферы. Моделирование с использованием качественного программного продукта на основании достоверных экспериментальных данных позволяет:
- получать полную картину состояния и тенденции уровней и состава загрязнения атмосферы;
- прогнозировать место, время и интенсивность экстремальных озоновых ситуаций;
- интерполировать состояние загрязнения атмосферы по всей исследуемой территории;
- оценивать дозы влияния вредных примесей в воздухе на население;
- вырабатывать рекомендации для административных решений с целью оздоровления обстановки.

Другим важным продолжением традиционного направления планетных исследований в ГАО является участие Лаборатории в космических экспериментах.
В проекте "Предупреждение" в одной из задач предполагалось изучения корреляции поведения ИК-спектров верхних слоев атмосферы с сейсмической активностью. Коллективом Лаборатории была разработана ТЗ на ИК-комплекс на основе ламеллярного фурье-спектрометра, проведены работы по эскизному проектированию.
В российско-украинскую программу научных экспериментов на борту Международной космической станции по предложению А.В.Мороженко и Л.М.Шульмана включен эксперимент "Инфрамон" - широкодиапазонное исследование газово-аэрозольного состава земной атмосферы. Лабораторией разработана программа и ТЗ для этого космического эксперимента.

Традиция поляриметрических исследований Отдела физики планет получила свое развитие в космических экспериментах "Спектрометр-поляриметр" и "Спектр-УФ".
"Спектрометр-поляриметр" - эксперимент первой очереди вышеупомянутой общей программы на МКС. Цель этого эксперимента - изучения тел Солнечной системы в той части УФ диапазона, для которой атмосфера Земли непрозрачна. Для этого в фокальной плоскости планетного телескопа, которой разрабатывается в ИКИ РАН, планируется установка УФ-спектрополяриметра.
Лаборатория в рамках проекта "Спектр-УФ" разрабатывает оптическую схему звездного УФ-спектрополяриметра для орбитального телескопа Т-170. Работа ведется в тесном сотрудничестве с Крымской астрофизической обсерваторией.
Более детальная информация о разработках оптических приборов представлена в разделе расчет оптических систем. В дальнейшем коллектив Лаборатории намеревается продолжать использование уникального опыта научного приборостроения для решения задач изучения атмосферы.

НА ГЛАВНУЮ